常压等离子体技术在羊毛前处理中的应用及对其性能影响的研究

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羊毛织物发生毡缩的原因在于羊毛纤维表面鳞片层的存在,使得羊毛纤维在湿热环境和外力作用下产生的差逆摩擦效应。羊毛织物防毡缩工艺主要分为两种方式:一种作用于羊毛的表面鳞片层结构,通常采用物理或者化学的方法对其进行破坏,进而降低差逆摩擦效应带来的影响;另一种则是通过降低羊毛织物中羊毛纤维的相互运动频率对羊毛纤维单向运动进行控制,从而降低羊毛织物的毡缩性。羊毛的毡缩问题大大限制了其发展和应用。因此,研究如何通过绿色环保且对羊毛损伤率较低的方式去除羊毛表面的鳞片,减小羊毛织物的毡缩性是一个具有重要意义的研究方向。本文主要研究以下内容:本文主要采用常压等离子体技术结合双氧水对羊毛进行前处理,并通过将纳米壳聚糖接枝到羊毛织物表面的方式提高羊毛织物的染色性能、抗毡缩性能、力学性能以及抗菌性能。(1)首先通过改变常压等离子体的工作气体、电压、占空比等参数,探究常压等离子体对羊毛织物前处理的可行性。实验结果表明,经过处理之后的羊毛织物在强力以及防毡缩性能上都有所提升。随着参数的调整,最终的处理效果也受到不同影响,处理后对织物强力提升最大的为氮气等离子体,对织物毡缩率降低最多的则为氧气等离子体,综合考虑织物力学性能以及防毡缩性能后,选择氧气与氮气等离子体进行后续实验,最佳工艺参数为:工作电压260 V、占空比40%、频率19 k Hz。(2)基于最佳的等离子体参数进行后续实验,探究工作气体以及双氧水质量质量浓度对于织物染色性能、力学性能、吸湿性能以及防毡缩性能的影响。实验表明,增加双氧水质量浓度,会提升羊毛织物的染色性能、吸湿性能以及防毡缩性能,但是力学性能会有所下降;而等离子体处理不但在纤维的力学性能和吸湿性能方面产生积极影响,还通过刻蚀羊毛纤维表面降低了双氧水氧化羊毛鳞片层的阻力。因此,双氧水与常压等离子体进行复合处理,会使得织物性能大幅提升,最终得到的最佳工艺参数为:工作气体为氧气,双氧水浓度为0.5%(wt)。(3)基于前处理完的羊毛织物进行抗菌整理,采用壳聚糖与纳米壳聚糖进行对比,同时采用不同的聚合方式。结果表明:相较于壳聚糖,纳米壳聚糖有更为优异的性能,后者不但具有比表面积大,粒径校小,吸附能力强等优点,同时还具备壳聚糖对蛋白质亲和力强、具有抗菌性等优点。最终选择使用纳米壳聚糖通过氩气等离子体聚合对羊毛织物进行抗菌整理。本文通过研究发现:(1)等离子体技术可以对羊毛纤维表面的鳞片进行刻蚀,提升了羊毛织物的防毡缩性能与强力;(2)等离子体技术与双氧水复合处理羊毛织物,相比单一等离子体显著提升了羊毛织物的防毡缩性能、染色性能和润湿性能;(3)浸泡纳米壳聚糖溶液并进行氩气等离子体处理,赋予了羊毛织物抗菌性以及更好的防毡缩性能。
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